1. Inleiding

Bij wateromleiding, overstromingsbeheersing en drainage, rioolwaterzuivering, irrigatie van landbouwgronden, milieubescherming, enz. worden op grote schaal waterbeschermingsprojecten met pomppoorten met een laag debiet en een groot debiet gebruikt. Meestal zijn de meeste lagesnelheidspompen die in dergelijke waterbeschermingsprojecten worden gebruikt, lagesnelheidspompen van minder dan 500 tpm. Veelgebruikte waterpompmotoren zijn onder meer asynchrone motoren, synchrone motoren en speciale onderwatermotoren. Veel van de lage snelheden worden echter bereikt door te vertrouwen op hogesnelheidsmotoren die zijn aangesloten op reductoren. Omdat de reductoren zelf mechanische verliezen hebben en gemakkelijk te dragen zijn, resulteert dit type pompsysteem met lage snelheid ook in een laag rendement, een hoog energieverbruik, veel lawaai en trillingen, een groot volume en veel onderhoud.

Synchrone motoren met permanente magneten hebben echter ongeëvenaarde toepassingsvoordelen in dergelijke toepassingen op het gebied van waterbescherming. De synchrone motor met permanente magneet is ontworpen voor een lage snelheid en kan de waaier rechtstreeks aandrijven, waardoor er geen reductieconstructie nodig is. De algehele systeemefficiëntie is hoog, het geluid en de trillingen zijn klein en de werking is veiliger en betrouwbaarder. Het werkt samen met het speciale besturingssysteem met permanente magneet om een ​​aandrijfsysteem te vormen, vertrouwend op de enorme voordelen van energiebesparing en milieubescherming, en is een nieuwe trend geworden in de ontwikkeling van pompen met lage snelheid.

2. Huidige toepassingsstatus van pompen met een laag opvoerhoogte, hoog debiet en laag toerental in waterbeschermingsprojecten

2.1 Asdwarsstroompomp met asynchrone motor + reduceerventiel

De structurele vorm en technische toepassing van de as-dwarsstroompomp met asynchrone motor + reductor worden getoond in figuur 1. Dit type verticale as-dwarsstroompomp wordt doorgaans aangedreven door een 4-polige tot 8-polige asynchrone motor + reductor. De axiale lengte is groot, het reductietandwiel is gemakkelijk te dragen en de smeerolie moet regelmatig worden vervangen. De onderhoudswerklast is groot, de onderhoudskosten zijn hoog en het systeem is minder efficiënt. Omdat er snelle rotatie- en wrijvingsonderdelen zijn, is het trillingsgeluid hoog en is de systeemefficiëntie laag.

2.2 Asynchrone motor, direct aangedreven pomp met schuine as

De structurele vorm en technische toepassing van een asynchrone motor, direct aangedreven pomp met schuine as, wordt getoond in figuur 2. Het asynchrone motortoerental dat wordt gebruikt in dit type pomp met asynchrone motor, direct aangedreven schuine as, ligt doorgaans tussen 200 en 300 tpm. Hoewel de asynchrone motor met lage snelheid het reductiemiddel rechtstreeks aandrijft, wordt de meerpolige asynchrone motor met lage snelheid beïnvloed door de structuur, technologie en warmteafvoer. De motorstructuur wordt beïnvloed door vele factoren, de motorstructuur is complex, het proces is moeilijk en de motor is groot qua omvang, massa en laag rendement, en de arbeidsfactor cos is extreem klein (doorgaans rond de 0.6, zelfs lager bij lage belastingen en hoge -vermogen blindvermogencompensatie moet worden geconfigureerd). Bovendien is de reactieve stroom van de motor groot, dus de capaciteit van krachtoverbrenging en -distributie moet met minimaal 1/3 worden vergroot.

2.3 Verticale asynchrone, motoraangedreven verticale axiale stromingspomp met lage snelheid

De structurele vorm en technische toepassing van de verticale asynchrone, door een motor aangedreven verticale axiale stromingspomp met lage snelheid worden getoond in figuur 3. Dit type verticale axiale stromingspomp, aangedreven door een verticale asynchrone motor met lage snelheid, is hetzelfde als de pomp met hellende as. direct aangedreven door de asynchrone motor. De meerpolige motor met lage snelheid heeft een complexe structuur, een moeilijk proces, een groot formaat, een grote massa, een laag rendement en een extreem lage arbeidsfactor.

2.4 Asynchrone motor + reductor en asynchrone motor met laag toerental, direct aangedreven kruisstroomdompelpomp

Voor asynchrone motor + reductiemiddel en asynchrone motor met directe aandrijving en kruisstroomdompelpompen met lage snelheid zijn de problemen van systeemtrillingen en hoog geluid prominenter en is de structuur complexer. De structuur van asynchrone motoren met lage snelheid wordt voornamelijk beïnvloed door de grote omvang van de asynchrone motor, en problemen zoals een kleiner dwarsdoorsnedeoppervlak van het stroomkanaal zijn prominenter aanwezig.

3 De enorme voordelen van permanentmagneetmotoren met laag toerental en hoog koppel

3.1 Ontwikkeling en toepassing van permanentmagneetmotoren

Een permanente magneetmotor is een apparaat dat permanente magneten gebruikt om een ​​magnetisch excitatieveld tot stand te brengen om elektromechanische energieconversie te bereiken. Sinds de komst van hoogefficiënte NdFeB-permanente magneetmaterialen met hogere magnetische eigenschappen en relatief lagere prijzen in 1983 is de focus van onderzoek en ontwikkeling in binnen- en buitenland verschoven naar industriële en civiele permanentmagneetmotoren. De afgelopen tien jaar heeft het veel succesvolle toepassingen gehad in verschillende industrieën. De efficiëntie van een zeer efficiënte NdFeB-synchrone motor met permanente magneet bij een nominale belasting is 2% ~ 8% hoger dan die van een asynchrone inductiemotor met dezelfde specificatie, en deze kan een hoog rendement en een hoog rendement behouden binnen het nominale belastingsbereik van 25%~120%. De grote arbeidsfactor maakt het energiebesparende effect groter bij gebruik met lichte belasting.

3.2 Vergelijking van de stator- en rotorstructuren van permanente magneetmotoren met lage snelheid en asynchrone motoren met lage snelheid

Om de kenmerken van permanentmagneetmotoren met lage snelheid en hoog koppel verder te analyseren, volgt hieronder een analyse van de voordelen van permanentmagneetmotoren, gebaseerd op de verschillen in de specifieke structuren van de stator en rotor van 20-polige permanentmagneetmotoren en 20-polige asynchrone motoren. Figuur 4 toont de stator en rotor van de permanentmagneetmotor, en figuur 5 toont de stator en rotor van de asynchrone motor.

De stator van een asynchrone motor heeft over het algemeen meer dan 120 spoelen, en de koperen staaf van de rotor heeft over het algemeen meer dan 100 koperen staven. Vergeleken met permanentmagneetmotoren zijn de stator- en rotorprocessen van asynchrone motoren veel complexer, waardoor het voor algemene motorfabrikanten moeilijk wordt om ze te produceren. Vooral wanneer de asynchrone motorrotor draait, heeft de koperen staaf van de rotor een lage spanning en een grote stroom, de rotor heeft ook wervelstroom en genereert een grote hoeveelheid warmte, wat netelige problemen met de warmteafvoer veroorzaakt (meestal wordt radiale, axiale export buiten het lichaam aangenomen en andere uitgebreide maatregelen voor warmteafvoer), moet het rotorvolume worden vergroot. De motorrotor met permanente magneet hoeft geen warmte af te voeren, wat het proces en de structuur aanzienlijk vereenvoudigt en de veiligheid en betrouwbaarheid verbetert.

3.3 Voordelen van permanente magneetmotoren met lage snelheid die worden gebruikt in pompen met lage snelheid

Permanente magneetmotoren met laag toerental worden gebruikt in pompen met laag toerental en hebben de volgende voordelen:

① Klein formaat, kleine massa, eenvoudig te installeren, lage eisen aan basis- en andere ondersteunende voorzieningen. De massa van een 20-polige permanente magneetmotor met een lage snelheid van 300 omw/min is bijvoorbeeld slechts gelijk aan 1/2 tot 1/3 van een asynchrone motor met dezelfde snelheid;

②Energiebesparend en efficiënt, het algemene rendement van permanentmagneetmotoren ligt boven 96% en de arbeidsfactor ligt boven 0.97, terwijl het rendement van asynchrone motoren lager is dan 92% en de arbeidsfactor rond 0.66 ligt;

③ Lage trillingen en geluid, lage opvoerhoogte en lage snelheidspomp met groot debiet maken gebruik van een motoraandrijfsysteem met permanente magneet. Er is geen snelloopgedeelte. De motor zelf heeft weinig geluid en trillingen. Tegelijkertijd worden het verloopstuk en andere transmissieapparaten geëlimineerd. Het verloopstuk en andere transmissieapparaten zijn geëlimineerd. Verminder trillingen en geluid, waardoor het hele transmissiesysteem minder trilt en luidruchtiger wordt;

④ Vanwege de eenvoudige structuur van de permanente magneetmotor is er geen probleem met de warmteafvoer in de rotor, dus de werking is veiliger en betrouwbaarder en de onderhoudswerklast is klein;

⑤ Eenvoudig op intelligente wijze te bedienen, met behulp van een speciale frequentieomvormer, handige snelheidsregeling, volledige foutbeveiligingsfuncties, groot startkoppel, breed snelheidsregelbereik en veilige en stabiele werking van het systeem;

⑥Aangezien de rotor geen geïnduceerde stroom heeft, genereert de rotor geen warmte, heeft hij een lage temperatuurstijging en is hij gemakkelijk warmte af te voeren;

⑦ Omdat de reactieve stroom erg klein is, is de totale stroom van de motor meer dan 1/3 minder dan die van de asynchrone motor, wat de capaciteitsvereisten voor de stroomopwaartse krachttransmissie en -distributie (inclusief transformatoren, schakelaars, kabels, enz.) en de investeringen in het elektriciteitstransmissie- en distributiesysteem terugdringen.